Forschung
Festigkeitsuntersuchung von Kunststoffproben im Labor. - © Ai-generated by Fraunhofer LBF
26.07.2026

Schwingfestigkeitsdatenbank für Kunststoffe

Das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF in Darmstadt macht die Lebensdauer hochbelasteter Kunststoffbauteile früher und sicherer berechenbar. Grundlage ist eine Schwingfestigkeitsdatenbank für thermoplastische Kunststoffe. Sie zeigt, wie Material, Herstellung, Geometrie, Temperatur und Belastung das Ermüdungsverhalten bestimmen. Unternehmen können dadurch Kunststoffbauteile bereits früh im Entwicklungsprozess fundiert bewerten, Entwicklungsrisiken gezielt reduzieren und Entwicklungszeiten verkürzen.

Technische Kunststoffe übernehmen in Hausgeräten, Fahrzeugen, Maschinen und elektrischen Anwendungen zunehmend tragende Aufgaben. Für  Entwickler zählt vor allem die Frage, wie lange ein Bauteil unter realen Betriebsbedingungen zuverlässig hält. Das Fraunhofer LBF verbindet experimentelle Kompetenz, datenbasierte Auswertung und digitale Werkzeuge für die Betriebsfestigkeit.

Datenbasis für sichere Kunststoffauslegung

Die Schwingfestigkeitsdatenbank bündelt mehr als drei Jahrzehnte Erfahrung zu einem Fundament für Konstruktion, Materialauswahl und Lebensdauerprognose. Über 11.000 untersuchte Proben und rund 1.300 Wöhlerkurven liefern eine Grundlage für die Auslegung thermoplastischer Kunststoffbauteile. Erfasst sind unter anderem verschiedene Thermoplaste, Additivierungen, Konditionierungen, Geometrien, Umwelteinflüsse und mechanische Belastungen. Die Datenbank erschließt Zusammenhänge und macht sie unmittelbar für Entwicklung und Validierung nutzbar.

Digitale Werkzeuge beschleunigen die Lebensdauerprognose

Besonders wichtig ist die Bewertung von Kerben, Temperaturen, Mittelspannungen und Faserorientierungen. „Die Daten zeigen, wann diese Faktoren die ertragbare Schwingfestigkeit deutlich verändern und auf welche äußeren Belastungen besonderes geachtet werden muss. Das hilft Unternehmen, Evaluationen gezielter zu planen und kritische Einflüsse wie Medienkontakt, Alterung oder reale Lastkollektive stärker zu berücksichtigen“, erläutert Dr. rer. sust. Dominik Spancken, Senior Wissenschaftler am Fraunhofer LBF.

Auf Basis der Datenbank entwickelt das Fraunhofer LBF Auswertealgorithmen und einen Wöhlerliniengenerator weiter. Das Werkzeug nutzt vorhandene Materialkennwerte und mathematisch beschriebene Zusammenhänge, um Wöhlerlinien für unterschiedliche Temperaturen, Mittelspannungen, Kerben und Faserorientierungen früh im Entwicklungsprozess abzuschätzen. Derzeit arbeitet das Fraunhofer LBF an Lebensdauermodellen in Kombination der Schwingfestigkeitsdatenbank zur Bestimmung der Restlebensdauer von Bauteilen und Systemen. Es eröffnen sich neue Möglichkeiten zur Reparatur, 2nd-Life Anwendung und Leichtbau. Verifizierungsversuche bleiben Teil der Absicherung, lassen sich aber zielgerichteter einsetzen.

Praxisbeispiel zeigt Nutzen für Industrie und Entwicklung

Ein Beispiel aus der Weißwarenindustrie zeigt den Nutzen: Ein Geräteträger in einer Geschirrspülmaschine muss den Türöffnungsmechanismus über 18 Jahre und rund 100.000 Belastungszyklen bei 50 Grad Celsius zuverlässig absichern. Das Fraunhofer LBF bewertete Temperatur, Faserorientierung, Kerben und Mittelspannung für die Anwendung und leitete Wöhlerkurven ab. Bauteilversuche bestätigten die Prognose. Hersteller und Entwicklungsdienstleister können so Risiken früher erkennen, Aufwand reduzieren und zuverlässige Kunststoffbauteile schneller in Serie bringen.

(Quelle: Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF)

 

Schlagworte

BauteileBauteilentwicklungFügen von KunststoffenJoining PlasticsKunststoffbauteileKunststoffeMaterialforschungSchwingfestigkeitThermoplastische KunststoffeWeißwarenindustrie

Verwandte Artikel

Der am Fraunhofer ILT entwickelte Fluidic Powder Switch stoppt den Pulverstrom in Millisekunden direkt an der Düse, verschleißfrei und ohne bewegliche Teile.
17.10.2026

Innovationen für die additive Fertigung auf der Formnext

Auf der Formnext vom 17. bis 20. November 2026 in Frankfurt/Main zeigt das Fraunhofer ILT am Fraunhofer-Gemeinschaftsstand D31 in Halle 11.0 Lösungen, die die additive Fe...

Additive Fertigung Bauteile Innovationen Laser Powder Bed Fusion Laserstrahlauftragschweißen LPBF Wasserstoffwirtschaft
Mehr erfahren
Ivano Poletti (Executive Vice President Sales EMEA) verabschiedet sich Ende 2026 in den Ruhestand.
15.10.2026

Wechsel an der Vertriebsspitze von Rehau

Bei Rehau Water Technologies kommt es zu personellen Veränderungen im Vertrieb. Andreas Zinßmeister tritt als Executive Vice President Sales EMEA die Nachfolge von Ivano...

Fügen von Kunststoffen Joining Plastics JP Management Vertrieb
Mehr erfahren
Kay André Weidenmann, Leiter des Forschungsbereichs Polymer Engineering am Fraunhofer ICT in Pfinztal
14.10.2026

Prof. Dr.-Ing. Kay André Weidenmann ist neuer Leiter am Fraunhofer ICT

Prof. Dr.-Ing. Kay André Weidenmann ist seit 1. Oktober 2026 Leiter des Forschungsbereichs Polymer Engineering am Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT in Pfi...

Digitalisierung Forschung Fügen von Kunststoffen Joining Plastics JP Kunstsofftechnik Nachhaltigkeit Polymere Resilienz Werkstofftechnik
Mehr erfahren
Wie Künstliche Intelligenz neue Möglichkeiten für die Qualitätssicherung im Rohrleitungsbau eröffnen kann, wurde im Projekt
13.10.2026

Künstliche Intelligenz bewertet Qualität von Stumpfschweißverbindungen im Rohrleitungsbau

Das Forschungsprojekt „PipeSafe“ zeigt das Potenzial datengetriebener Methoden zur Echtzeitbewertung von Schweißprozessen in PE-Rohrleitungssystemen.

Forschung Fügen von Kunststoffen Heizelementstumpfschweißen Joining Plastics JP Künstliche Intelligenz Kunststoffrohre Rohrleitungsbau Schweißen Schweißnähte Stumpfschweißen
Mehr erfahren
13.10.2026

Plast Eurasia 35th Edition Approaches

Tüyap will host the 35th edition of Plast Eurasia in Istanbul from December 2 through 5 in Istanbul, Türkiye. It will bring plastics machinery, raw materials and producti...

Exhibition International Joining Plastics JP Plast Eurasia Plastic Plastics Plastics Processing Polymer PU Raw Materials Trade Fair
Read more